Secundaire beperking van vliegasdeeltjes

Een manier om deze deeltjes uit het rookgas te verwijderen is met zogenaamde Elektrostatische filters, een voorbeeld hiervan is weergegeven op afbeelding 22.

Enkele belangrijke eigenschappen van een elektrostatische afscheider zijn:

- een hoog tot zeer hoog rendement

- geschiktheid voor verwerking van zeer grote gasstromen

- toelaatbaarheid van een hoge temperatuur van het gas

- een laag drukverlies in de gasstroom

Elektrostatische afscheiders worden als procesapparaat en als

emissiebeperkende techniek toegepast. Bij elektrostatische afscheiders die als emissiebeperkende techniek bij grote industriële toepassingen worden gebruikt, wordt zowel oplading als afscheiding van deeltjes uitgevoerd in hetzelfde elektrische veld (ééntrapsfilter). Daarnaast bestaan ook de zogenaamde tweetraps elektrostatische afscheiders, waarbij oplading en afscheiding in afzonderlijke elektrische velden plaatsvinden.

Afvoer van afgevangen stof bij droge elektrofilters vindt plaats door de verzamelelektroden te kloppen of te trillen.

Vlakke plaat en pijp Elektrostatische afscheiders kunnen naar de uitvoeringsvorm van de verzamelelektroden worden onderscheiden in vlakke plaat elektrofilters en pijpvormige elektrofilters.

Droge elektrostatische afscheiders worden altijd als vlakke plaat filters uitgevoerd, natte elektrostatische afscheiders zowel als vlakke plaat als pijpvormige filters.

Op afbeelding 22 wordt de principewerking van een droog elektrofilter met vlakke plaat verzamelelektroden gegeven.

Afbeelding 22. Schematisch overzicht van een E-Filter.

A. Sproeielektrode B. Neerslagelektrode C. Isolator D. Stofafvoer Verontreinigd gas Gereinigd gas Voeding Gelijkrichter

Werkingsprincipes:

De werking van het elektrofilter berust op het principe dat elektrisch geladen deeltjes in een elektrisch veld een kracht ondervinden, waardoor ze uit de gasstroom kunnen worden afgescheiden. Fasen Daartoe worden ze op een elektrode neergeslagen en vervolgens

afgevoerd. De werking van het elektrofilter is derhalve in een aantal fasen te onderscheiden:

- het laden van de deeltjes

- het neerslaan van de geladen deeltjes

- de afvoer van de gevangen deeltjes

Het laden van de deeltjes:

Het laden van de deeltjes is in twee stappen te onderscheiden: de vorming van gasionen en de ladingsoverdracht aan deeltjes. In eerste instantie worden door ontladingen gasionen gevormd, die daarna op hun beurt door botsing de deeltjes in de gasstroom kunnen opladen. Tussen negatief geladen hoogspanningselektroden (de zogenoemde sproei-elektroden) en verzamelelektroden (de collectoren), die zijn verbonden met de aarde, wordt een gelijkspanning aangelegd. Deze gelijkspanning wordt aangelegd met behulp van transformatoren en gelijkrichters en ligt meestal tussen 20 en 115 kV. De hoge spanning tussen de elektroden veroorzaakt een sterk elektrisch veld, dat met name nabij de sproei-elektroden is geconcentreerd.

Afbeelding 23. Het laden van de deeltjes.

Elektrisch veld Onder invloed van het sterke elektrische veld worden door de hoog negatief geladen sproei-elektroden elektronen afgestaan, zie afbeelding 23 en 24, die zich in de richting van de verzamelelektroden bewegen. Door botsing van de elektronen met gasmoleculen worden negatief geladen gasionen gevormd, die zich eveneens met hoge snelheid verplaatsen in de richting van de verzamelelektroden. Naast negatief

geladen gasionen worden door afgifte van elektronen echter ook positief geladen gasionen gevormd.

Ionen Deze positief geladen ionen bewegen zich onder invloed van het elektrische veld over de korte afstand naar de negatief geladen sproei-elektroden en worden daar ontladen, waarbij opnieuw elektronen worden vrijgemaakt.

Afbeelding 24. Het laden en neerslaan van de deeltjes.

Het verschijnsel van opladingen en ontladingen in de gasfase speelt zich voornamelijk af op een afstand van enkele millimeters van de sproei-elektroden.

Corona De ontlading gaat gepaard met lichtuitstraling en wordt corona genoemd.

Door de aanwezigheid van grote hoeveelheden negatieve lading in de ruimte tussen sproei-elektroden en verzamelelektroden ontstaat hier een zogenaamde ruimtelading.

Deze ruimtelading is van invloed op de sterkte van het elektrische veld. Karakteristiek voor het coronaverschijnsel is een sterke wisseling in de sterkte van het elektrische veld en daardoor van de stroomsterkte. De sterke wisseling in stroomsterkte gaat gepaard met een sissend geluid en een flakkerend lichtverschijnsel. Bij verhoging van spanning en stroom worden deze verschijnselen sterker en gaan zij vergezeld van regelmatige overslagen in de gasfase. Deze overslagen bevorderen het ionisatieproces.

De gevormde negatief geladen ionen worden aangetrokken door de verzamelelektroden en bewegen zich derhalve door de gehele ruimte tussen sproei-elektroden en verzamelelektroden. Wanneer het door

deze ruimte stromende gas vaste of vloeibare deeltjes bevat, zal een deel van de gasionen in botsing komen met deze deeltjes, die hierdoor de negatieve lading overnemen. Elk deeltje in de gasstroom wordt aan een groot aantal botsingen blootgesteld en kan daardoor een grote lading opnemen.

Aangezien de positieve ionen snel uit het proces verwijderd worden, worden verreweg de meeste deeltjes negatief geladen.

Botsing en ladingsoverdracht van een geladen ion met een stofdeeltje kunnen op twee manieren gebeuren:

- door botsing als gevolg van normale thermische beweging van

de gasionen (diffusie),

- door botsing onder invloed van het elektrisch veld.

Neerslaan van de deeltjes:

De geladen deeltjes bewegen zich met de gasstroom door het

elektrisch veld. Onder invloed van de in het elektrisch veld heersende veldsterkte wordt op de deeltjes een kracht uitgeoefend die loodrecht op de bewegingsinrichting staat.

De geladen deeltjes worden afhankelijk van de hoeveelheid lading meer of minder snel afgebogen. Negatief opgeladen deeltjes slaan neer op de geaarde verzamelelektroden, positief geladen deeltjes op de sproei-elektroden waar ze worden ontladen.

Migratiesnelheid De snelheid waarmee de geladen deeltjes zich bewegen in de richting van de verzamelelektroden wordt de migratiesnelheid of driftsnelheid genoemd.

De migratiesnelheid is van zeer groot belang voor de afscheidingsgraad of het rendement. Zij is op complexe wijze afhankelijk van zeer veel factoren, zoals de veldsterkte, de spanning, de conditie van de elektroden, de gassamenstelling, de concentratie aan vaste of vloeibare deeltjes, alsmede van de fysische en chemische eigenschappen van deze deeltjes.

Indien alle deeltjes bij het begin van het elektrisch veld geladen zouden zijn, dan kan bij een laminaire gasstroming uit de verhouding tussen de maximale snelheid in de stromingsrichting en de

migratiesnelheid in combinatie met de afstand van de sproei-elektroden tot de verzamelsproei-elektroden de minimaal benodigde plaatlengte worden berekend die theoretisch nodig zou zijn om alle deeltjes neer te laten slaan.